Introduzione

Secondo un nuovo studio, pubblicato su National Academy of Sciences il 18 novembre, un team internazionale di scienziati ha trovato nei meteoriti la presenza di un composto biologico importante per la formazione della vita: lo zucchero! Questa nuova scoperta supporta l’ipotesi che le reazioni chimiche negli asteroidi possano produrre alcuni degli ingredienti della vita. Ciò, se corretto, avrebbe aiutato l’origine della vita sul nostro pianeta.

Tra gli autori principlai vi sono: Yoshihiro Furukawa della Tohoku University – Giappone, autore principale, Jason Dworkin, coautore dello studio presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland e Danny Glavin, anch’esso coautore dello studio della NASA Goddard et al.

La scoperta: ribosio nello spazio

Il team di ricercatori nell’analizzare dei meteoriti ricchi di carbonio – NWA 801 (tipo CR2) e Murchison (tipo CM2) – ha scoperto ribosio e altri zuccheri bio-essenziali tra cui arabinosio e xilosio. Il ribosio è un componente importante dell’RNA (acido ribonucleico). Nella maggior parte della vita moderna, l’RNA funge da molecola messaggera, copiando le istruzioni genetiche dalla molecola di DNA (acido desossiribonucleico) e consegnandole a fabbriche molecolari all’interno della cellula chiamate ribosomi che leggono l’RNA per costruire proteine ​​specifiche necessarie per eseguire i processi vitali.

Altri importanti elementi costitutivi della vita sono stati trovati in precedenza nei meteoriti, tra cui aminoacidi (componenti di proteine) e nucleobasi (componenti di DNA e RNA), ma gli zuccheri sono stati un pezzo mancante tra i principali elementi costitutivi della vita“, ha detto Yoshihiro Furukawa. “La ricerca fornisce la prima prova diretta del ribosio nello spazio e della consegna dello zucchero sulla Terra. Lo zucchero extraterrestre potrebbe aver contribuito alla formazione di RNA sulla Terra prebiotica che probabilmente ha portato all’origine della vita“.

Jason Dworkin, inoltre, ha dichiarato: “È straordinario che una molecola fragile come il ribosio possa essere rilevata in un materiale così antico. Questi risultati aiuteranno a guidare le nostre analisi di campioni incontaminati di asteroidi primitivi come Ryugu e Bennu, che verranno restituiti dalla Hayabusa2 dell’Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese e dalla OSIRIS-REx della NASA”.

Immagine a mosaico dell’asteroide Bennu. Credito: NASA / Goddard / Università dell’Arizona

L’RNA sostituito dal DNA

Un mistero persistente riguardo all’origine della vita è come la biologia potrebbe derivare da processi chimici non biologici. Molti ricercatori ritengono che l’RNA si sia evoluto prima e sia stato successivamente sostituito dal DNA. Questo perché le molecole di RNA hanno capacità che mancano al DNA. L’RNA può fare copie di se stesso senza “aiuto” di altre molecole e può anche avviare o accelerare le reazioni chimiche come catalizzatore. 

Il nuovo lavoro fornisce alcune prove a supporto della possibilità che l’RNA abbia coordinato il meccanismo della vita prima del DNA. “Lo zucchero nel DNA (2-desossiribosio) non è stato rilevato in nessuno dei meteoriti analizzati in questo studio“, ha dichiarato Danny Glavin. “Questo è importante poiché potrebbe esserci stata distrubuzione parziale del ribosio extraterrestre verso la Terra primordiale, il che è coerente con l’ipotesi che l’RNA si sia evoluto per primo“.

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Elaborazione asrtistica dell’impatto di asteroidi. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

La tecnica di rilevamento

Il team ha scoperto gli zuccheri analizzando i campioni in polvere dei meteoriti usando la spettrometria di massa (GC-MS) con gascromatografia, che ordina e identifica le molecole in base alla loro massa e carica elettrica. Hanno scoperto che l’abbondanza di ribosio e altri zuccheri variava da 2,3 a 11 parti per miliardo in NWA 801 e da 6,7 ​​a 180 parti per miliardo a Murchison. 

Poiché la Terra è piena di vita, il team ha dovuto considerare la possibilità che gli zuccheri nei meteoriti provenissero semplicemente dalla contaminazione della vita terrestre. Molteplici analisi, come quella degli isotopi, indicano che è improbabile una contaminazione. Gli isotopi sono versioni di un elemento con massa diversa a causa del numero di neutroni nel nucleo atomico. Ad esempio, la vita sulla Terra preferisce utilizzare la varietà più leggera di carbonio (12 °C) rispetto alla versione più pesante ( 13 °C). Tuttavia, il carbonio presente negli zuccheri meteorici si è arricchito in modo significativo nei pesanti 13 °C, al di là della quantità osservata nella biologia terrestre, supportando la conclusione che proveniva dallo spazio.

Le indagini continuano

Il team ha in programma di analizzare più meteoriti per avere un’idea migliore dell’abbondanza di zuccheri extraterrestri. Hanno anche in programma di vedere se le molecole di zucchero extraterrestre hanno una predisposizione per mancini o destrorsi. Alcune molecole sono disponibili in due varietà che sono immagini speculari l’una dell’altra, come le mani.

Sulla Terra, la vita usa amminoacidi per mancini e zuccheri per mancini. Poiché è possibile che funzioni bene anche al contrario – aminoacidi per mano destra e zuccheri per mancini – gli scienziati vogliono sapere da dove proviene questa preferenza. Se un certo processo negli asteroidi favorisce la produzione di una varietà rispetto all’altra, allora forse l’apporto dallo spazio attraverso gli impatti dei meteoriti ha reso tale varietà più abbondante sull’antica Terra, il che ha reso più probabile che la vita finisse per usarla.

Crediti

La ricerca è stata finanziata da una società giapponese per la promozione della scienza KAKENHI (borsa di studio scientifica), dal centro di astrobiologia del National Institutes of Natural Sciences, in Giappone, dall’istituto di scienze a bassa temperatura, dall’Università di Hokkaido, dalla Fondazione Simons e dall’istituto di astrobiologia della NASA, Goddard Center for Astrobiology. Jason Dworkin e Danny Glavin sono membri del team del Goddard Center for Astrobiology.

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